张江锋覃晓

作者单位：530021广西医科大学研究生学院(张江锋)；

广西医科大学第一附属医院(覃晓)

通讯作者：覃晓

中国医学创新2010年12月

[摘要]

肢体缺血再灌注损份是临床上研究热点，特别是其发病机制的研究。笔者通过临床实践，参阅相关文献，从血小板活化、中性粒细胞激活、NF-κB的作用、氧自由基损伤、钙超载、细胞凋亡、微血管血液流变学改变对肢体缺血再灌注损伤的发病机制做一综述。

[关键词]缺血再灌注；肢体；机制；研究进展

随着外科手术技术的提高，四肢大血管损伤、血栓再通、骨筋膜室综合征等疾病和断肢再植、皮瓣移植等手术在临床中越来越常见。及时恢复充足的血液供应乃肢体缺血组织成活之关键，但是缺血组织再灌注又可导致缺血组织的进一步损伤，这即是缺血再灌注损伤(IR损伤)。IR损伤是Jennigs于1960年率先提出的。研究证实，骨骼肌IR损伤有可能影响肢体功能恢复，造成肢体残疾，有较高的致残率。严重的肢体IR损伤可以造成远隔脏器的损伤，引起全身炎症反应综合征(SIRS)，甚至多器官功能衰竭(MODS)，即再灌注综合症。因此，对肢体IR损伤发病机制的研究受到广泛重视，本文将从近年来研究较热门的几点综述如下。

1血小板活化

研究证实，血小板活化及其释放的颗粒在血栓形成，激活补体以及诱导器官移植再灌注的炎症反应中起着重要作用。骨骼肌缺血再灌注后，外周循环血中血小板计数可明显减少，其原因在于缺血再灌注过量生成的氧自由基介导血小板活化，进而导致血小板聚集和微血栓的形成，血小板被破坏，裂解和消耗。有证据表明，在再灌注的起初几分钟内，血小板是起先被募集到梗死区的工活化后的血小板能释放致密颗粒、α-颗粒、溶酶体等多种炎性介质，使血管内皮发生改变，诱导中性粒细胞(PMN)、单核细胞和淋巴细胞趋化、渗出，促进炎症反应，加重组织损伤。

2 PMN的激活

资料表明，白细胞(以PMN为主)的激活、移行、黏附及在血管外周组织中大量扣押是炎症反应的关键步骤，并在IR损伤期间扮演着重要角色。PMN必须先和微血管内皮细胞黏附才能跨血管迁移，并于炎症部位扣押。在这一过程中，位于血管内皮细胞的细胞间黏附分子ICAM-1及PMN上的整合素CD11B/CD18起重要作用，二者的结合使得PMN与血管内皮细胞牢固结合。IR后内皮细胞被激活，ICAM-1表达上调，为PMN的黏附、浸润、激活提供了物质基础。激活的PMN与内皮细胞相互作用，释放大量的细胞因子和炎性介质，如肿瘤坏死因子TNF-α、IL-1、IL-6、IL-8等，这些细胞因子通过诱导黏附分子的表达，进一步激活PMN，增加PMN和血管内皮相互作用，引发炎症的扩大反应，形成恶性循环。

3 NF-κB介导的炎性反应

NF-κB(Nuclearfactor Kappa-B)在肢体IR损伤的发生发展中起到重要的作用，是近年来研究的热点。它能调节许多与免疫和炎症相关的促炎症介质的基因转录和表达，亦能调节多种参与IR损伤的细胞因子，黏附分子的基因转录过程，从而控制它们的生物合成。NF-κB作为一种快速反应因子在骨骼肌IR损伤实验模型中的大量表达已得到证实，其与骨骼肌组织及血液中的氧自由基，CD11B/CD18及P-选择素表达呈正相关，抑制其表达能减轻炎症反应并提高生存率。NF-κB可诱导多种细胞因子(如：TNF-α、IL-1、IL-6、IL-8)和黏附分子(如ICAM-1、ECAM-1、VCAM-1)及趋化因子(C3，COX-2，PLA2等)的基因表达。可见，NF-κB能在上游调控炎症，从而成为炎症调控的枢纽和关键，适度地干预NF-κB的活化很有临床应用价值。

4氧自由基损伤

氧自由基在肢体IR损伤中的作用得到多数学者的肯定，是造成IR损伤的重要环节。人体总自由基中约95％以上属于氧自由基，如超氧阴离子(O2-)，羟自由基(OH-)，过氧化氢(H2O2)等。IR损伤通过以下途径产生大量氧自由基：

(1)黄嘌呤氧化酶途径：组织缺血时，能量不足，ATP不足以维持跨膜离子泵的转运而导致细胞内钙离子浓度增加，使黄嘌呤脱氢酶转化为黄嘌呤氧化酶，后者在再复氧时作用于ATP的降解产物而产生超氧阴离子。

(2)线粒体呼吸链：线粒体通过呼吸爆发产生大量自由基，是自由基产生的重要场所。

(3)中性粒细胞作用。

氧自由基造成的损害包括：

(1)脂质过氧化作用：攻击生物膜不饱和脂肪酸，造成膜流动性下降，通透性增加。

(2)直接攻击生物大分子：包括各种结构，收缩和运输蛋白，多种酶以及核酸，使其分子链交联或断裂。

(3)膜损伤导致离子通透性增加引发水内流导致细胞内水肿。

(4)激活NF-κB。

(5)增加白细胞的黏附和游出。

(6)增加微循环的通透性。

(7)DNA、线粒体的损伤，诱导细胞凋亡。

5钙超载

研究证实，钙超载在组织IR损伤中起到重要作用。缺血期和再灌注期均可引起细胞内钙超载，但在再灌注期更为明显。当缺血发生时，骨骼肌缺血缺氧出现糖酵解作用增强，细胞内乳酸堆积，pH值降低，细胞内三磷酸腺苷(ATP)含量减少，钠泵活性降低，造成细胞内Na+含量增多，细胞水肿；再灌注时，细胞内高Na+迅速激活Na+/Ca2+交换蛋白，Na+得以向细胞外转移，同时大量Ca2+进入细胞，这是IR钙超载形成的主要途径。此外，氧自由基引发的细胞内钙超载也己得到广泛认同。钙超载造成的损害主要有以下几方面：

(1)酶的激活：激活Ca2+依赖性磷脂酶(主要是磷脂酶C和磷脂酶A)，促进膜磷脂分解；激活钙依赖蛋白酶，促使细胞内许多重要酶降解，使细胞内黄嘌呤脱氢酶转变为黄嘌呤氧化酶，后者参与氧自由基的合成。

(2)线粒体损害：进入线粒体的Ca2+与含磷酸根的化合物结合，形成磷酸钙沉淀，破坏线粒体的结构和功能，干扰线粒体的氧化磷酸化，使能量代谢障碍，ATP生成减少。

(3)线粒体钙超载是导致通透性转换孔(PTP)开放的关键因素，而PTP开放导致了氧化磷酸化的崩解，加重了钙超载，氧化应激和ATP的耗损。

(4)细胞内钙超载是细胞凋亡发生的重要原因，亦是细胞凋亡发生的结果，细胞内钙超载激活Ca2+依赖性限制性核酸内切酶，将核DNA裂解成180～200bp的片段，造成细胞凋亡。

6细胞凋亡

Hatoko等报道，肢体缺血6h后再灌注可引起腓肠肌的Bax蛋白表达增加，出现凋亡细胞。这表明细胞凋亡在介导骨骼肌IR损伤过程中起重要作用，更有学者提出随着缺血期的延长，细胞凋亡的损害作用比白细胞介导的炎性反应更重要。细胞凋亡经“外在”通路(又称死亡受体途径)和“内在”通路(又称线粒体途径)终使天冬氨酸特异的半胱氨酸蛋白酶(caspases3)活化，导致底物降解和细胞凋亡发生。

肢体IR损伤时诱发细胞凋亡的机制有：

(1)氧自由基：通过细胞膜脂质过氧化来影响细胞信号转导系统，激发相关调控基因导致凋亡。氧化应激是诱发细胞凋亡的中心环节。

(2)钙超载：引起线粒体内膜上的通透性转换孔开放，释放细胞色素C入胞质内，进一步激活caspases3。

(3)其他可能机制：如TNF-α作用，PMN浸润，线粒体损伤，一氧化氮及一氧化氮合酶的作用等。

7微血管血液流变学改变

近年来研究表明，肢体IR可致微血管改变，表现在：

(1)微血管血液流变学改变：IR早期可见中性粒细胞黏附在血管内皮细胞上，造成”滚动”现象；随着再灌注时间延长，中性粒细胞，血管内皮细胞表面的黏附分子表达进一步增加，加重中性细胞与内皮细胞发生黏附和微血管堵塞，造成“无复流”现象形成，实质上，IR损伤所致的“无复流”现象是缺血的延续和叠加。

(2)微血管口径的变化：损伤的内皮细胞肿胀，激活的血管内皮细胞和中性粒细胞释放缩血管物质，扩血管物质合成与释放减少等作用共同导致微血管口径变小。

(3)微血管通透性增高：自由基损伤和中性粒细胞黏附是微血管通透性增高的主要原因。

(4)内皮细胞表面抗凝性转为促凝性，使血流趋于高凝状态。

综上所述，肢体IR损伤综合征是外科，尤其是血管外科对肢体血运重建后引起局部和全身损伤的常见急性、高危性并发症之一，术后24h内发生的频率更高，故此时间为高危险期。肢体IR损伤涉及多种复杂机制，它们相互作用导致肢体功能恢复障碍，造成肢体残疾，甚至造成MODS，直至死亡。值得提出的是，对肢体IR后继发远隔器官损伤的认知远远不够，其发病机制中的许多环节仍不十分清楚，值得今后进一步深入探讨。